Ⅰ. 기후변화대응, 탄소중립과 탄소자원화 실태와 전망 27
1. 국내외 기후변화와 온실가스 대응전략 27
1-1. 국내외 기후변화 현황 27
1) 전 지구 이상기후 발생 주요 원인 27
(1) 지구온난화 27
(2) 엘니뇨 종료 이후 중립상태 지속 28
(3) 북극 해빙면적의 지속적인 감소 29
(4) 유라시아 대륙의 많은 눈덮임 29
2) 주요국 이상기후 발생과 피해 현황 31
(1) 유럽 31
(2) 아시아/호주 32
(3) 북미/남미 33
3) 국내 이상기후 발생 현황 35
(1) 국내 이상기후 현상 35
(2) 국내 이상기후 발생 현황 35
(3) 국내 기후변화 전망 37
1-2. 기후변화 대응 필요성 38
1) 기후변화 대응 필요성 38
(1) 기후 ‘변화’를 넘어 ‘위기’의 시대로 진입 38
(2) 기후변화 대응의 편익 38
2) IPCC 1.5℃ 특별보고서 39
(1) IPCC 1.5℃ 특별보고서 채택 39
(2) 1.5℃ 목표 달성을 위한 조건 39
1-3. 국내외 온실가스 배출 및 감축 목표 41
1) 국내 온실가스 배출 현황 41
(1) 국내 온실가스 배출 41
(2) 온실가스 배출 수준 43
2) 2030년 국내 온실가스 감축 목표 44
(1) 2030년 온실가스 감축 목표 수립 배경 44
(2) 국내 온실가스 감축 여건 44
(3) 2030년 온실가스 감축 목표 45
(4) 2030년 온실가스 감축 목표 상향안 제시 46
3) 국내 온실가스 감축 정책 49
(1) 제도 및 법률 49
(2) 온실가스 감축 정책 52
4) 세계 온실가스 배출 및 감축 목표 56
(1) 세계 온실가스 배출 현황 56
(2) 세계 온실가스 감축 목표 57
2. 탄소중립과 넷제로(net-zero) 글로벌 트랜드 60
2-1. 탄소중립 개요와 동향 60
1) 탄소중립, 기후중립, 넷제로(net-zero) 개념 60
2) 국가별 넷제로 목표와 사례 61
(1) 독일의 넷제로 시나리오 62
(2) 프랑스의 넷제로 시나리오 63
3) 넷제로(net-zero) 목표 달성 방법 64
2-2. 탄소중립 글로벌 트랜드와 시장 전망 66
1) 세계 137개국 탄소중립 선언 66
(1) EU 67
(2) 미국 69
(3) 중국 70
(4) 일본 71
2) 온실가스 관련 규제 마련 73
(1) 탄소가격제(Carbon Pricing) 73
(2) 석탄발전 퇴출 확대 75
(3) 수송부문의 탈탄소화 76
3) 산업구조 변화 전망 77
(1) 기업들의 탄소중립 선언 77
(2) RE100 참여 기업 확대 78
(3) 완성차 기업의 탄소중립 달성 전략 79
4) 시장 전망 80
(1) 세계 시장 전망 80
(2) 국내 시장 전망 82
2-3. IEA 2050 Net Zero를 위한 에너지 섹터 로드맵 84
1) IEA 2050 Net Zero 로드맵 개요 84
2) 2050 Net Zero 달성을 위한 기간별 로드맵 84
3) 전력분야 세부 경로(2040년 Net Zero) 86
3. 탄소자원화 기술 및 주요국 대응 동향 88
3-1. 탄소자원화 기술 및 활용 88
1) 탄소자원화 기술의 대두 배경 88
(1) 대두 배경 88
(2) 미래 자원으로 가능성 89
2) 탄소자원화 기술과 활용분야 91
(1) 탄소자원화 기술 91
(2) 탄소자원화 활용분야 91
3) 탄소자원화 4대 기술 93
(1) C1 가스 리파이너리 93
(2) 인공광합성 94
(3) 바이오리파이너리 95
(4) CCU(이산화탄소 포집 및 전환) 97
4) CO2 이용 기술 99
(1) 오일회수증진(EOR) 99
(2) 화학원료 합성 100
(3) 바이오연료 생산 101
(4) 광물의 탄산화 101
3-2. 탄소자원화 주요국 대응 동향 102
1) 미국 102
2) 유럽 102
3) 중국 103
4) 한국 104
4. 국내외 탄소중립 정책과 대응방향 105
4-1. 해외 주요국 탄소중립 정책 동향과 추진전략 105
1) 개요 105
(1) 국가간 탄소중립 선언 주도권 경쟁 105
(2) 탄소중립 시대의 새로운 기업환경, ‘ESG’ 107
(3) 탄소중립 운동, ‘RE100(Renewable Energy 100)’ 109
2) 주요국 탄소중립 정책과 그린뉴딜 전략 110
(1) 유럽연합(EU) 110
(2) 미국 113
(3) 독일 114
(4) 중국 119
(5) 일본 122
4-2. 국내 탄소중립 정책 동향과 추진전략 125
1) ?2050 탄소중립? 추진전략(案) 125
(1) 우리의 여건 진단 및 평가 125
(2) 2050 탄소중립을 위한 추진전략 127
(3) 3대 정책방향 및 10대 과제 129
(4) 탄소중립 제도적 기반 강화 138
(5) 추진체계 및 향후계획 143
2) ?2050 탄소중립? 부문별 비전 및 전략 148
(1) 에너지 공급 148
(2) 산업 156
(3) 수송 166
(4) 건물 173
(5) 폐기물 180
(6) 농축수산(농업·축산·수산) 184
(7) 탄소 흡수원 188
3) 탄소중립 기술혁신 추진전략 193
(1) 개요 193
(2) 핵심기술 개발과 생태계조성 5대 전략 193
4) 탄소중립 기술혁신 추진전략 - 10대 핵심기술 개발방향 197
(1) 태양광·풍력 199
(2) 수소 205
(3) 바이오에너지 208
(4) 철강·시멘트 211
(5) 석유화학 214
(6) 산업공정 고도화 217
(7) 수송효율 220
(8) 건물효율 223
(9) 디지털화 226
(10) CCUS 229
Ⅱ. 국내외 CCUS 기술, 시장 동향과 전망 235
1. 탄소(CO2) 감축기술 235
1-1. 온실가스와 탄소 감축기술 개요 235
1) 온실가스와 탄소 감축기술 개념 235
2) 온실가스와 탄소 감축기술 분류 235
1-2. 온실가스와 탄소 감축 관련 주요 핵심 기술 237
1) CCUS 기술 237
(1) 기술 정의 237
(2) 기술 분류 237
2) 신재생에너지 기술 238
(1) 정의 238
(2) 범위 238
3) PtX(Power-to-x) 기술 239
(1) 개념 및 기술동향 239
(2) 전기화학적 에너지 저장 시스템(ESS) 240
(3) 수소 생산 및 저장 기술 241
(4) Solar Heat Storage 242
2. CCUS 관련 기술, 시장 동향 및 전망 244
2-1. CCUS 기술 개요 및 프로젝트 동향 244
1) CCUS(Carbon Capture, Utilization and Storage) 기술 개요 244
(1) CCUS 정의 244
(2) CCUS의 역사 247
(3) CCUS 범위 248
(4) CCUS 효용 및 필연성? 251
2) 글로벌 CCUS 투자현황 및 탄소 감축 기여 전망 253
(1) CCUS 개발과 설비 투자 현황 253
(2) CCUS R&D 투자 동향 256
(3) CCUS의 탄소 감축 기여 전망 257
(4) CCUS 도입 전망 259
3) CCUS 도입 현황 및 전력 시스템에서의 역할 261
(1) 발전부문 CCUS 기술도입 동향 261
(2) 전력 시스템에서 CCUS의 역할 262
(3) 발전부문 CCUS 확대여건 및 정책방향 264
4) 글로벌 CCUS 시설 및 설비 동향 266
(1) 글로벌 CCUS 시설 동향 266
(2) 글로벌 CCUS 설비 규모 및 전망 269
2-2. 글로벌 CCUS 시장 전망과 주요기업 동향 271
1) CCUS 시장 전망 271
(1) CCUS 시장 전망 271
(2) CCUS 제품 및 제품군별 시장 전망 274
2) CCUS 관련 주요 해외기업 동향 285
(1) 해외 CCUS 주요 키플레이어 현황 285
(2) 해외 기업 동향 286
3) CCUS 관련 주요 국내기업 동향 294
(1) SK E&S 294
(2) SK이노베이션, SK에너지 295
(3) 포스코 296
(4) 두산중공업 298
(5) 현대중공업 299
(6) 삼성엔지니어링 300
(7) 롯데케미칼 301
(8) 현대오일뱅크 303
(9) S-OIL 304
(10) 한국전력공사 306
(11) 발전 5사(중부·남부·동서·남동·서부발전) 307
(12) 한국석유공사 311
(13) 한국지역난방공사 313
(14) 기타 314
2-3. CCUS 분야별 기술 개발 동향 316
1) CCUS 가치사슬별 기술개발 이슈 316
(1) 포집 316
(2) 저장 317
(3) 이용 318
2) 이산화탄소(CO2) 포집 기술 320
(1) 습식 포집 기술 322
(2) 건식 포집 기술 323
(3) 분리막 포집 기술 325
(4) 공기중 포집 기술 327
3) 이산화탄소(CO2) 저장 기술 329
(1) CO2 저장 기술 개요 329
(2) CO2 저장 기술 종류 331
4) 이산화탄소(CO2) 전환 기술 342
(1) 촉매 전환 기술 342
(2) 전기화학 전환 기술 346
(3) 광전기화학 전환 기술 348
(4) 광화학 전환 기술 352
(5) 생물학적 전환 기술 355
3. 국내외 CCUS 관련 정책 및 산업 동향 361
3-1. 국내 CCUS 정책 동향 361
1) 녹색성장 5개년 계획 361
(1) 개요 및 추진 배경 361
(2) 제1차 녹색성장 5개년 계획 361
(3) 제2차 녹색성장 5개년 계획 362
(4) 제3차 녹색성장 5개년 계획 363
2) 기후변화대응 기본 계획 365
(1) 개요 및 추진 배경 365
(2) 제1차 기후변화대응 기본계획 365
(3) 제2차 기후변화대응 기본계획 366
3) 기후·환경연구개발사업 2021년도 시행계획(안) 368
(1) 개요 368
(2) ’20년 추진현황 및 주요성과 370
(3) ’21년도 추진계획 371
(4) 사업별 ’21년 추진계획 중 CCUS 분야 375
(5) 향후 일정 389
4) 국가 온실가스 감축 로드맵 391
(1) 개요 및 추진 배경 391
(2) 국가 온실가스 감축 기본 로드맵 391
(3) 국가 온실가스 감축 로드맵 수정(안) 392
(4) 국가 온실가스 감축 목표 상향안 제시 393
5) 「다부처 대규모 CCS통합실증 및 CCU 상용화 기반구축」2021년도 시행계획(안) 395
(1) 추진 배경 및 필요성 395
(2) 사업개요(2021-2023) 396
(3) 2021년 투자 및 주요 추진계획 398
6) K-CCUS 추진단 발족과 주요사업 399
(1) 추진 배경 및 필요성 399
(2) K-CCUS 역할 401
(3) K-CCUS 추진단 구성 현황 402
(4) K-CCUS 추진단 사무국 개소 404
3-2. 주요 국가별 CCUS 산업, 정책 및 프로젝트 동향 405
1) 미국 405
(1) 산업 동향 405
(2) 정책 동향 405
(3) 기술 동향 408
(4) 미국 CCUS 프로젝트 409
2) 캐나다 410
(1) 산업 동향 410
(2) 정책 동향 411
(3) 캐나다?CCUS 프로젝트 412
3) 유럽 414
(1) 산업 동향 414
(2) 정책 동향 417
(3) 기술시장 동향 417
4) 영국 419
(1) 산업 및 정책 동향 419
(2) 영국 CCUS 프로젝트 419
5) 네덜란드 421
(1) 산업 및 정책 동향 421
(2) 네덜란드 CCS 프로젝트 422
6) 중국 426
(1) 산업 동향 426
(2) 정책 동향 428
(3) 중국 CCUS 프로젝트 430
7) 일본 435
(1) 산업 동향 435
(2) 정책 동향 435
(3) 일본 CCUS 프로젝트 436
8) 호주 439
(1) 산업 동향 439
(2) 정책 동향 439
(3) 호주 CCUS 프로젝트 442
Ⅲ. CCUS 관련 기술개발 동향과 연구과제 447
1. CCUS 관련 전략기술개발 로드맵 447
1-1. 탄소자원화 국가전략프로젝트 실증 로드맵 447
1) 추진 개요 447
2) 실증 로드맵 주요 내용 448
(1) 탄소전환 플래그십 실증 448
(2) 탄소광물 플래그십 실증 449
(3) 탄소자원화 전략 플랫폼 구축 450
3) 탄소자원화 실증 과제 도출 개요 452
4) 탄소자원화 국가전략프로젝트 실증 로드맵(안) 453
5) 탄소자원화 국가전략프로젝트 실증 세부 이행 로드맵 454
1-2. 이산화탄소 포집·활용(CCU) 기술혁신 로드맵(안) 455
1) 추진 개요 455
(1) 추진 배경 455
(2) 추진 경과 457
2) CCU 기술개발 동향 459
(1) CO2 포집 459
(2) CO2 화학전환 460
(3) CO2 생물전환 461
(4) CO2 광물탄산화 461
(5) 기타탄소 활용 462
3) 비전 및 추진전략 464
4) 세부 추진전략 464
(1) 핵심기술 확보 전략 464
(2) R&D 투자 촉진 484
(3) 제도적 기반 마련 487
(4) 실효적인 이행체계 구축 489
5) 향후 계획 491
1-3. 탄소중립 기술혁신 추진전략 10대 핵심기술(CCUS 중분류별) 추진전략 492
1) 저비용 CO2 포집 기술 493
(1) 연소 배가스 포집 기술 494
(2) 산업분야 공정가스 및 합성가스 포집 기술 495
(3) 바이오가스 및 매립지가스 포집 기술 496
(4) 연료 연소 중 원천분리 기술 497
(5) 차세대 포집 기술 498
2) 안전하고 효율적인 CO2 저장기술 499
(1) 수송 기술 500
(2) 탐사 기술 501
(3) 주입 기술 502
(4) 모니터링 기술 503
3) 신산업 창출 CO2 활용기술 504
(1) 연료전환 기술 505
(2) 화학제품 전환 기술 506
(3) 건축소재 광물화 기술 507
(4) 차세대 탄소소재화 기술 508
2. CCUS 관련 주요 특허 동향과 유망기술개발 연구과제 509
2-1. CCUS 관련 기술분야별 주요 특허 동향 509
1) CCUS 관련 특허출원 동향 509
(1) 개요 509
(2) 주요국 특허 동향 509
(3) 주요 출원인 동향 513
(4) 기술별 특허 동향 515
2) 이산화탄소의 재활용 기술 특허 동향 518
(1) 개요 518
(2) 세부 분야별 특허 동향 518
(3) 주요 출원인 동향 519
(4) 전기화학적 이산화탄소의 전환 기술의 개요 및 세부내용 520
2-2. CCUS 관련 기술개발 연구과제 522
1) 대규모 CCS 통합실증 및 CCU 상용화 기반구축 사업 총괄 관리 522
2) 대심도 해양 탐사시추를 통한 대규모 CO2 지중저장소 확보 524
3) 동해가스전을 활용한 중규모 CCS 통합실증 모델 개발 526
4) 대규모 포집기술/포집원 평가 및 150MW급 포집플랜트 FEED 설계안 개발 528
5) 탈황석고를 활용한 광물탄산화 기술 실증 및 온실가스 감축방법론 개발 530
6) CCUS 법률안 정비 및 수용성을 포함한 제도적 기반 구축 532
7) 철강 고로가스내 CO2 포집기술 격상 실증(80톤-CO2/일 급) 534
8) 코크스오븐활용 CO2 취입·전환 기술 실증(CO2 투입량 80톤/일 급) 535
9) 시멘트 산업 발생 CO2 활용 in-situ 탄산화 기술 개발 538
10) 시멘트 산업 배출 CO2 활용 저탄소 연료화 기술개발 540
11) 석유화학산업 NCC 배가스 대상 CO2 포집 파일럿 플랜트 실증 및 중립탄소활용
하이브리드 폴리우레탄 생산기술 개발 542
12) LNG 발전 연소배가스 대상 CO2 포집 기술 개발 544
13) 도심형 LNG 연소배가스 대상 CO2 포집 기술개발 546
14) CO2 지중저장 안전성 확보 기술개발 548
15) CO2 저장효율 향상 기술 개발 550
16) 탄소중립 실현을 위한 CO2 포집 연계형 저탄소 건물용 개질기 기술 개발 552
17) 1MW급 가스 연소시스템의 연소중 CO2 포집기술 파일럿 실증 555
18) 포집 CO2 활용 고부가 케미컬 제조 실증기술 개발 557
19) 블루 수소 제조를 위한 분리막 기반 컴팩트 이산화탄소 포집 시스템 실증 기술개발 559